環境に応答して胚発生の司令塔オーガナイザーをオス化するシンギュラリティ細胞の同定

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: シンギュラリティ生物学
• 研究課題/領域番号: 19H05423
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 加藤 泰彦 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60415932)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: シンギュラリティ細胞 / オーガナイザー / オス化 / 転写因子 / オオミジンコ

研究実績の概要

本研究では、シンギュラリティ生物学に資する生物現象として甲殻類ミジンコにおける環境依存的なオス決定をモデルとした。私たちは、以前にミジンコの嚢胚におけるオーガナイザー様の領域でオス決定転写因子Dsx1が働き、これがシンギュラリティ現象となってオス化が誘導されることを発見していた。転写因子Vrilleはシンギュラリティ現象よりも前に発現してDsx1を活性化することからVrille発現細胞はシンギュラリティ細胞と予想されることも見出していた。そこで本年度は、VrilleのORFの3´側に緑色蛍光タンパク質mClover3のCDSを CRISPR-Cas9 を用いてノックインし、 Vrille の発現パターンを緑色蛍光のライブイメージングにより時空間的に解析した。その結果、初期胚にオスにおいてのみ起こる Vrille mRNAの極僅かな発現と一致して、嚢胚時期にmClover3ポジティブの少数の細胞を発見した。一方で、HSP70プロモーターの下流にGFPを有する熱ショックレポーター遺伝子をノックインした遺伝子組換えオオミジンコを用いて、IR-LEGO 法により胚に赤外線レーザーを照射することで細胞レベルで熱ショックにより遺伝子発現を誘導する方法を開発することにも成功した。以上の成果から、今後 Vrille 発現に摂動を与え、Vrille 発現細胞がシンギュラリティ細胞として機能しているか明らかにするための基盤が整った。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The freshwater water flea Daphnia magna NIES strain genome as a resource for CRISPR/Cas9 gene targeting: The glutathione S-transferase omega 2 gene (2022)
  • 著者名/発表者名: Byeon Eunjin、Kim Min-Sub、Kim Duck-Hyun、Lee Yoseop、Jeong Haksoo、Lee Jin-Sol、Hong Sung-Ah、Park Jun Chul、Kang Hye-Min、Sayed Alaa El-Din H.、Kato Yasuhiko、Bae Sangsu、Watanabe Hajime、Lee Young Hwan、Lee Jae-Seong
  • 雑誌名: Aquatic Toxicology 巻: 242 ページ: 106021～106021
  • DOI: 10.1016/j.aquatox.2021.106021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of transgenic Daphnia magna for visualizing homology-directed repair of DNA (2022)
  • 著者名/発表者名: Fatimah Rizky Mutiara、Adhitama Nikko、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 2497
  • DOI: 10.1038/s41598-022-06526-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell-Free Synthesis of Human Endothelin Receptors and Its Application to Ribosome Display (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakai Hiroki、Isshiki Kinuka、Hattori Masato、Maehira Hiromasa、Yamaguchi Tatsumi、Masuda Keiko、Shimizu Yoshihiro、Watanabe Takayoshi、Hohsaka Takahiro、Shihoya Wataru、Nureki Osamu、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Matsuura Tomoaki
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 94 ページ: 3831～3839
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.1c04714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation of the Cytochrome P450 CYP360A8 Gene Increases Sensitivity to Paraquat in Daphnia magna (2021)
  • 著者名/発表者名: Religia Pijar、Nguyen Nhan Duc、Nong Quang Dang、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: Environmental Toxicology and Chemistry 巻: 40 ページ: 1279～1288
  • DOI: 10.1002/etc.4970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sense-overlapping lncRNA as a decoy of translational repressor protein for dimorphic gene expression (2021)
  • 著者名/発表者名: Perez Christelle Alexa Garcia、Adachi Shungo、Nong Quang Dang、Adhitama Nikko、Matsuura Tomoaki、Natsume Toru、Wada Tadashi、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 17 ページ: e1009683
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009683
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DNMT3.1 controls trade-offs between growth, reproduction, and life span under starved conditions in Daphnia magna (2021)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Nhan Duc、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 7326
  • DOI: 10.1038/s41598-021-86578-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete mitochondrial genome of the freshwater water flea Daphnia magna NIES strain (Cladocera, Daphniidae): Rearrangement of two ribosomal RNA genes (2020)
  • 著者名/発表者名: Lee Jin-Sol、Kim Duck-Hyun、Choi Beom-Soon、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Lee Jae-Seong
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA Part B 巻: 5 ページ: 1822～1823
  • DOI: 10.1080/23802359.2020.1750995
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oligosaccharides derived from dragon fruit modulate gut microbiota, reduce oxidative stress and stimulate toll-pathway related gene expression in freshwater crustacean Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Sangkuanun Thanwarat、Wichienchot Santad、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Peerakietkhajorn Saranya
  • 雑誌名: Fish & Shellfish Immunology 巻: 103 ページ: 126～134
  • DOI: 10.1016/j.fsi.2020.04.046
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two Doublesex1 mutants revealed a tunable gene network underlying intersexuality in Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Nong Quang Dang、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: e0238256
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0238256
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Roles of and cross-talk between ecdysteroid and sesquiterpenoid pathways in embryogenesis of branchiopod crustacean Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Adhitama Nikko、Kato Yasuhiko、Matsuura Tomoaki、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 15 ページ: e0239893
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0239893
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Production of genome-edited Daphnia for heavy metal detection by fluorescence (2020)
  • 著者名/発表者名: Arao Takuto、Kato Yasuhiko、Nong Quang Dang、Yamamoto Hiroshi、Watanabe Haruna、Matsuura Tomoaki、Tatarazako Norihisa、Tani Kazune、Okamoto Akira、Matsumoto Takeru、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 21490
  • DOI: 10.1038/s41598-020-78572-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Caloric restriction upregulates the expression of DNMT3.1, lacking the conserved catalytic domain, in Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Nhan Duc、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: genesis 巻: 58 ページ: e23396
  • DOI: 10.1002/dvg.23396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of histamine and enhanced spinning behavior of Daphnia magna caused by scarlet mutant (2020)
  • 著者名/発表者名: Ismail Nur Izzatur Binti、Kato Yasuhiko、Matsuura Tomoaki、Gomez‐Canela Cristian、Barata Carlos、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: genesis 巻: 59 ページ: e23396
  • DOI: 10.1002/dvg.23403
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Variations in effects of ectosymbiotic microbes on the growth rates among different species and genotypes of Daphnia fed different algal diets (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang Xuan、Ohtsuki Hajime、Makino Wataru、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Urabe Jotaro
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 36 ページ: 303～312
  • DOI: 10.1111/1440-1703.12194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biogenesis and Function of the Noncoding Isoform-Type LncRNAs (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • 雑誌名: The Chemical Biology of Long Noncoding RNAs (RNA Technologies, 11) 巻: - ページ: 85～102
  • DOI: 10.1007/978-3-030-44743-4_3
  • 査読あり
• [学会発表] Functional analysis of the lncRNA interacting protein CELF2 in regulating the sex-determining gene dsx1 in Daphnia magna (2021)
  • 著者名/発表者名: Tirta, Y. K., Adachi, S., Perez, C.A.G., Nong, Q.D., Natsume, T., Kato, Y., Watanabe, H.
  • 学会等名: 第22回日本RNA学会年会
• [学会発表] Sense-overlapping lncRNA as a decoy of translational repressor protein for dimorphic gene expression (2021)
  • 著者名/発表者名: Perez, C.A.G., Adachi, S., Nong, Q.D., Adhitama, N., Natsume, T., Wada, T., Kato, Y., Watanabe, H.
  • 学会等名: 第22回日本RNA学会年会
• [学会発表] 遺伝子編集ミジンコを用いた環境水中のホルモン様活性のバイオモニタリング (2021)
  • 著者名/発表者名: Hsieh, L-C., 野田彩乃、Nikko Adhitama、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第48回日本毒性学会学術年会
• [学会発表] 環境水のホルモン様活性可視化ミジンコの作製 (2020)
  • 著者名/発表者名: 加藤泰彦、野田彩乃、Nikko Adhitama、渡邉肇
  • 学会等名: 第47回日本毒性学会学術年会
• [学会発表] Functional analyses of Polycomb in Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Leim. J., Kato. Y., Watanabe, H.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] オオミジンコ (Daphnia magna) の脂肪酸代謝における共生菌の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 丸山樹生、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] オオミジンコにおける生存戦略を決定する化学コミュニケーションの解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西上旺希、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] オオミジンコへのオーキシンデグロンシステムの導入 (2020)
  • 著者名/発表者名: 阪本寛菜、西村浩平、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] DNMT3.1は、ミジンコ類の甲殻類Daphnia magnaの飢餓状態での寿命と、成長と繁殖力の間のトレードオフを制御します。 (2020)
  • 著者名/発表者名: Nguyen. N.、松浦友亮、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 甲殻類ミジンコにおけるメラニン生合成遺伝子の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林笑梨紗、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] オオミジンコにおける非相同末端結合に関わる遺伝子のノックアウト (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮地秀幸、Fatimah, R.M., 中西貴士、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Roles of and interaction between ecdysteroid and sesquiterpenoid biosynthesis genes in embryogenesis of Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Adhitama. N., Kato. Y., Matsuura, T., Watanabe, H
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 5' UTR-overlapping lncRNA unlocks Doublesex1 translation by evicting the RNA binding protein Shep (2020)
  • 著者名/発表者名: Perez, C.A.G., Adachi, S., Nong, Q.D., Matsuura, T., Natsume, T., Kato, Y., Watanabe, H.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Functional analysis of lncRNA interacting protein CELF2 in regulating the sex-determining gene dsx1 in Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Tirta, Y. K., Adachi, S., Sumi, S., Perez, C.A.G., Nong, Q.D., Matsuura, T., Natsume, T., Kato, Y., Watanabe, H.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Development of transgenic Daphnia magna for visualizing homology directed repair of DNA double strand break (2020)
  • 著者名/発表者名: Fatimah. R. M., Kato. Y., Matsuura, T., Watanabe, H.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] GAL4/UASシステムを用いたオオミジンコのエクシステロイド活性検出への応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本雄大、山崎勇人、加藤泰彦、渡邉肇
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Molecular mechanism of adaptive sex ratio adjustment in the water flea Daphnia magna (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Kato, Quang D. Nong, Christelle Alexa G. Pelez, Nur Syafiqah Mohamad Ishak, Hajime Watanabe
  • 学会等名: EMBL Symposia "The Organism and its Environment"
  • 国際学会
• [学会発表] Monitoring of hormonal activities in the water flea Daphnia magna using genome editing tools (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Kato, Ayano Noda, Yudai Yamamoto, Yuto Yamazaki, Nikko Adhitama, Hajime Watanabe
  • 学会等名: EMBL Symposia "The Organism and its Environment"
  • 国際学会